基于扇形X射线束的立木CT成像系统

【目的】研制一套基于扇形X射线束的立木CT成像系统,将计算机层析成像技术应用于对立木的扫描,实现立木的高分辨率断层成像,便于科研人员全面、准确了解木材的内部结构与缺陷特征,为木材科学研究提供技术支撑。【方法】立木CT成像是根据木材不同构造对X射线的吸收程度不同,通过测定X射线在木材内的衰减系数,求解衰减系数值在立木断层上的二维分布矩阵,并将其变换为人眼可见的灰度图像,实现立木断层图像的成像。立木CT成像系统包括X射线源、X射线探测器、电动旋转台和中控计算机等,中控计算机作为控制处理单元对系统进行整体控制。在对立木进行扫描的过程中,X射线源与X射线探测器保持静止,被测立木置于电动旋转台的旋转中心,并随电动旋转台旋转;X射线源向被测立木投射出扇形X射线束,X射线探测器采集立木在不同旋转角度时透过立木的X射线强度;控制计算机通过USB总线向探测器下发数据采集命令,探测器将采集到的X射线强度数据转化为数字电信号上传给控制计算机,保存为数据库文件。为使探测器采集的X射线强度数据满足计算机层析图像重建的要求,需对采集的数据进行预处理,包括探测器的暗场去除、探测器中响应异常坏道的补偿、通道响应一致性的校正以及立木断层线积分投影值的求取。立木CT成像系统采用的图像重建算法是基于扇形束等距离探测器的滤波反投影重建算法。【结果】立木CT成像系统的空间分辨率为0.4 mm,能够检测立木的最大直径为29.5 cm。采用扇形X射线束分别对崖柏、红松和胶合板立木进行360°扫描试验,试验一验证了立木断层各角度下投影数据的有效性以及CT重建图像的合理性,试验二将立木横断面的实际图像与立木断层的重建图像进行对比,验证了立木断层重建图像的正确性。【结论】立木断层重建图像可清晰反映出立木断层的形状、内裂、年轮以及髓心等结构特征,图像质量能够满足科研人员对木材内部构造检测的要求。

断层扫描技术在木材无损检测中的应用

为实现木材缺陷的自动、高效检测,提高木材利用率,应用自主研发的CT设备扫描原木木段横切面,并重建其二维图像和三切面视图。结果表明:通过二维图像可观察横切面年轮、节子和裂纹等信息;结合三视图和透视图可精确定位缺陷位置。为无损检测木材内部结构特征,及木材分等提供依据。

人造板剖面密度测定方法与实现

剖面密度分布是人造板重要的结构特征,也是影响其物理力学性能的重要因素之一。本文介绍了测定剖面密度的方法及原理,采用两种方法对试件进行检测,并对测试数据进行结果分析。

一种活立木攀爬机器人的设计与实现

针对林业领域高空作业劳动强度大、危险系数高等问题,开发一种基于ATmega 128处理器的活立木攀爬机器人。通过机械结构、工作原理、控制器的硬件组成和软件设计四个方面阐述了机器人的实现方法,旨在说明其可实现负重攀爬活立木,且具备较强的负重攀爬能力和稳定的运动特性。经验证,本文设计的活立木攀爬机器人可完成承载设备和攀爬任务的工作。